固體火箭發(fā)動機

固體火箭發(fā)動機5/8/20241固體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機概述1推進劑選擇2裝藥3導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20242固體火箭發(fā)動機第一節(jié)概述動力裝置起飛加速發(fā)動機（助推器）續(xù)航發(fā)動機（主發(fā)動機）連接形式串聯(lián)式并聯(lián)式導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20243固體火箭發(fā)動機第一節(jié)概述

導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件發(fā)動機特點助推器短時間獲得大推力和總沖良好的安全、可靠性具有環(huán)形的特點主發(fā)動機推力小工作時間長5/8/20244固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇

對推進劑的性能要求比沖高，密度大，燃燒產(chǎn)物具有良好的熱力性質(zhì)；具有良好的燃燒性能；具有良好的力學(xué)性能；具有良好的物理、化學(xué)安定性；經(jīng)濟性好。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20245固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇推進劑種類雙基推進劑優(yōu)點：工藝方法比較成熟；原材料來源較廣，成本低；藥柱質(zhì)量穩(wěn)定，重現(xiàn)性好；貯存壽命長，對濕氣不敏感；發(fā)射時無煙。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20246固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇缺點：比沖低；密度??；高低溫力學(xué)性能差。

不適于戰(zhàn)略武器使用，僅適用于槍炮和戰(zhàn)術(shù)火箭武器。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20247固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇復(fù)合推進劑聚硫橡膠推進劑以部分聚合的液態(tài)橡膠為粘合劑，以化學(xué)交聯(lián)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代復(fù)合固體推進劑。優(yōu)點：具有良好的力學(xué)性能與粘結(jié)性能；制造工藝比較簡單，加工性能良好，工藝比較成熟。缺點：比沖比較低，固化溫度和玻璃化溫度比較高。

導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20248固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇聚丁二烯推進劑聚丁二烯推進劑的粘合劑是丁二烯的聚合物或丁二烯同其他材料的共聚物。特點：比沖比較高，密度也高，燃速的調(diào)節(jié)范圍寬。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/20249固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇聚氨酯推進劑主要是以聚氨酯彈性體為基體，在其中分散有一定力度的無機氧化劑鹽、鋁粉和其它附加成分的一種連續(xù)的復(fù)合高分子橡膠制品。特點：比沖高，低溫力學(xué)性能良好，加工性能好。在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈中，不但可以作為主發(fā)動機裝藥，也可用作助推器裝藥。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202410固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇推進劑選擇應(yīng)考慮的問題能量性能雙基推進劑的比重和密度較低，火焰溫度也較低，當對密度比沖要求不太高，且要求較低的燃溫時，雙基推進劑仍可使用，因為火焰溫度較高時，發(fā)動機需要附加絕熱措施；當要求推進劑具有良好的高溫熱安定性和低溫物理性能時，則不能選擇雙基推進劑，應(yīng)選擇一種含鋁的復(fù)合固體推進劑。在推進劑中加入適量的鋁粉，可提高密度比沖。推進劑的鋁粉含量增加，熱量增加，但兩相流損失也增加，存在一個最佳鋁粉含量。對于大尺寸固體火箭發(fā)動機，最佳鋁粉含量在17%～20%之間，可使比沖增加11%左右，而小型固體火箭發(fā)動機的最佳鋁粉含量在14%～17%之間。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202411固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇內(nèi)彈道性能和燃燒性能內(nèi)彈道性能與控制燃速和發(fā)動機質(zhì)量速率的參數(shù)有關(guān)。在導(dǎo)彈所有預(yù)期的發(fā)射條件下，在要求的極限以內(nèi)，所選擇的推進劑類型應(yīng)具有推力曲線合乎要求的內(nèi)彈道性能。高溫固體推進劑的高溫排氣，在高的火焰溫度下會產(chǎn)生電離，這種電離的熱排出物會衰減制導(dǎo)、跟蹤或遙測射頻信號，引起雷達波衰減的主要原因是堿金屬（主要是鈉和鉀）在不平衡的脈動燃燒過程中發(fā)生熱電離，當空域較低時，衰減更為明顯，這種衰減隨著火焰溫度的升高、噴管喉部的減小和膨脹比的減小而增加；推進劑中鋁粉燃燒時使火焰溫度增加，并降低推進劑的氧化劑和燃燒劑之比，助長了脈動燃燒，因而使雷達波衰減增加。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202412固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇減少雷達波衰減采取的措施增加推進劑的氧化劑和燃燒劑之比，也可以通過減少金屬含量來提高該比值，但這樣會降低比沖；向推進劑中加入電子清除劑附加物，即在配方中加入電子捕捉劑；調(diào)整配方，使燃燒室和噴管出口溫度降低；減少推進劑和包覆層中鈉和鉀的含量。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202413固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇力學(xué)性能根據(jù)導(dǎo)彈的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，在使用溫度范圍內(nèi)所選固體推進劑的伸長率和抗拉強度，應(yīng)能充分緩解藥柱的內(nèi)應(yīng)力，而不損害裝藥結(jié)構(gòu)的完整性，或者不致引起不允許出現(xiàn)的內(nèi)彈道變化。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202414固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇安定性在所要求的使用期內(nèi)，足以經(jīng)受得住所預(yù)計的熱和化學(xué)環(huán)境影響，而無不合格的降解現(xiàn)象。若裝藥必須在一個寬的溫度范圍貯存，應(yīng)當考慮選用復(fù)合固體推進劑，與復(fù)合推進劑相比，雙基推進劑在高溫時安定性一般較差，但復(fù)合推進劑也可能由于老化而出現(xiàn)較長的點火延遲期。氟碳推進劑和聚氯乙烯推進劑高溫安定性特別好。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202415固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇危險性與毒性選用的推進劑危險等級應(yīng)符合使用要求，有毒排氣產(chǎn)物不應(yīng)超出國家有關(guān)標準。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202416固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇經(jīng)濟性所選取的推進劑應(yīng)當價格低廉,其組分容易獲得,一般不采用特殊的或不經(jīng)濟的質(zhì)量控制方法、加工技術(shù)和貯存條件。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202417固體火箭發(fā)動機第二節(jié)推進劑選擇發(fā)動機噴氣尾流煙霧問題導(dǎo)彈除了自身要減少雷達波輻射、噪聲輻射及紅外輻射外，還要減少煙霧排放。煙霧實質(zhì)是懸浮于氣體或空氣中的凝聚態(tài)（液態(tài)或固態(tài)）物質(zhì)。推進劑燃燒后煙霧的來源是固體推進劑中金屬鋁粉的燃燒產(chǎn)物Al2O3,以及作為推進劑的燃燒催化劑和穩(wěn)定劑的金屬(鉛、銅、鐵、錫、鉻等)化合物的燃燒產(chǎn)物─金屬氧化物，以及推進劑中有機組分不完全燃燒而產(chǎn)生的炭微粒，以上成為一次（初始）煙，另外，高氯酸鹽氧化劑燃燒生成的氯化氫，在低溫和一定濕度條件下生成白色的煙，稱為二次煙。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202418固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥裝藥的主要任務(wù)是在燃燒室外形尺寸及質(zhì)量限定的條件下，進行藥型、包覆及藥柱的結(jié)構(gòu)完整性分析，使推進劑按預(yù)期的規(guī)律燃燒，以滿足內(nèi)彈道性能的要求。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202419固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥助推器裝藥助推器具有推力大，工作時間短的特點，為滿足這些要求，一般采用側(cè)燃裝藥。兩種藥型方案：一是采用薄肉厚、大燃面的藥型。如樹枝型和車輪型裝藥。這種藥型要求用高能量、中等燃速的推進劑，如壓伸或澆鑄雙基類自由裝填藥柱；二是采用大肉厚藥型、貼壁澆鑄裝藥。具有裝填系數(shù)較大的特點，但對推進劑的燃速提出了較高的要求。裝藥裂紋及包覆層的脫粘問題是應(yīng)著重解決的技術(shù)問題。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202420固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件助推器藥型5/8/202421固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥主發(fā)動機裝藥為滿足小推力、長時間工作的要求，主發(fā)動機一般采用端面燃燒的實心藥柱。推進劑的燃速較低（6㎜/s左右）,由于工作時間長,發(fā)動機的熱防護問題很突出,一般采用能量較低的推進劑,如燃溫較低的無煙或少煙雙基藥,燃燒室設(shè)計壓力也較低。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202422固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥

藥型固體火箭發(fā)動機的內(nèi)彈道性能：總沖量、推力大小及其變化規(guī)律和后效沖量是直接由裝藥的燃面大小及其變化規(guī)律決定的，發(fā)動機的裝填系數(shù)及藥柱的強度也與藥型有關(guān)。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202423固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥

氮氣導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件藥型選擇藥型分類：按燃面的變化規(guī)律可分為:等面、減面和增面藥柱；按燃燒表面所處的位置分：端燃藥柱、側(cè)燃藥柱、端側(cè)燃藥柱；按燃燒方向的維數(shù)分：有一維、二維、三維藥柱。5/8/202424固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥藥型選取要求燃面的變化規(guī)律應(yīng)滿足推力方案的要求；具有較高的容積裝填系數(shù)和小的余藥量；具有良好的結(jié)構(gòu)完整性。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202425固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥藥柱的包覆藥柱的包覆是裝藥的關(guān)鍵,其主要作用是限燃和絕熱，使推進劑按所需的規(guī)律燃燒，把外界溫度對推進劑的影響限制在允許的范圍內(nèi)，保證推進劑燃燒的平穩(wěn)性。對于貼壁澆藥，包覆層還可起到粘接劑的作用，緩沖殼體應(yīng)變向推進劑傳遞，阻擋化學(xué)成分的遷移。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202426固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥藥柱的包覆和裝填工藝與裝藥類型有關(guān)。如內(nèi)孔側(cè)燃裝藥,通常用離心或噴涂的方法進行包覆,而后澆藥;而端燃藥柱,一般采用自由脫粘或自由裝填方案。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202427固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥在自由裝填藥柱中，根據(jù)所采用包覆材料的差別，可分為液態(tài)包覆劑和固態(tài)包覆材料兩大類。液態(tài)包覆劑可用手工涂覆、真空包覆、噴涂或擠壓包覆等。復(fù)合推進劑及雙基藥均可采用這種包覆方法。固態(tài)包覆材料一般是將包覆層預(yù)制成帶狀或口袋形式。前者通常將藥柱預(yù)制成所需的形狀，而后將包覆帶纏繞粘接在藥柱外面，纏繞時應(yīng)有預(yù)緊力，以提高粘接質(zhì)量及抗脫粘性能；而后者是把口袋放在模具里進行澆藥，由模具保證包覆藥柱的外形尺寸。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202428固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥自由裝填藥柱具有很多優(yōu)點，但它需要解決藥柱的支撐問題，藥柱受力也不均勻。采用具有應(yīng)力松弛效應(yīng)的包覆方案，可克服上述缺點。這種包覆方案可把推進劑澆鑄在燃燒室內(nèi)。應(yīng)力松弛結(jié)構(gòu)的內(nèi)層與推進劑粘接，主要起限燃作用；外層與殼體粘接，主要起絕熱層作用；中間是應(yīng)力松弛層，其應(yīng)力松弛作用，并把內(nèi)外層連接在一起。該方案具有裝填系數(shù)大，藥柱受力較均勻的優(yōu)點。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202429固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥材料選取良好的機械性能；與推進劑的粘結(jié)強度應(yīng)大于推進劑本體強度；包覆材料必須與推進劑相容；耐燒蝕及絕熱性能。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202430固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥自由裝填藥柱的包覆應(yīng)選取強度、模量大的推進劑，使包覆藥柱在存放或運輸?shù)倪^程中，不因為自重而產(chǎn)生過大的變形；包覆藥柱與燃燒室內(nèi)腔之間的間隙應(yīng)適當；采用預(yù)制包覆套時，包覆套的尺寸要適當，過大會產(chǎn)生皺折；過小藥柱的尺寸達不到要求。一般包覆套應(yīng)略小于包覆藥柱的尺寸，澆藥時把其撐開；藥柱的支撐及尺寸的溫度補償。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202431固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥裝藥的結(jié)構(gòu)完整性所謂裝藥結(jié)構(gòu)完整性是指發(fā)動機裝藥結(jié)構(gòu)在整個使用過程中，在規(guī)定的環(huán)境條件下，保持完好設(shè)計狀態(tài)工作的能力。分析評定發(fā)動機裝藥結(jié)構(gòu)完整性通常要經(jīng)過三個步驟：載荷分析→結(jié)構(gòu)分析→破壞分析導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202432固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥載荷分析溫度載荷慣性載荷內(nèi)部增壓載荷載荷的聯(lián)合作用導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202433固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥結(jié)構(gòu)分析彈性分析粘彈分析導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202434固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥破壞分析破壞的各種形式主要表現(xiàn)為藥柱的破損及藥柱與殼體之間粘接的破損。藥柱破損又表現(xiàn)為開裂、過大的位移、塌陷以及在持續(xù)振動期間藥柱升溫、降解、疲勞開裂、自燃等。導(dǎo)彈發(fā)動機多媒體教學(xué)課件5/8/202435固體火箭發(fā)動機第三節(jié)裝藥破壞準則最大位移準則：裝藥的過度變形會改變?nèi)紵娣e及燃氣流通面積，從而影響內(nèi)彈道，根據(jù)藥柱變形對發(fā)動機內(nèi)彈道的影響關(guān)系及內(nèi)彈道允許偏差的限制，規(guī)定藥柱的最大位移。最大應(yīng)變（應(yīng)力）準則：推進劑承受過大的